形状记忆合金-摩擦串联复合阻尼器对偏心结构振动控制的研究

采用自行研制的SMA-摩擦串联复合阻尼器控制偏心结构的平扭耦联振动。SMA-摩擦串联复合阻尼器能根据结构的地震响应自动调节耗能单元工作状态,且构造简单、经济实用。建立了SMA-摩擦串联复合阻尼器控制下偏心结构在双向水平地震作用下的运动方程,并编写程序计算结构的时程响应。以一六层剪切型偏心钢框架为例,计算结果表明:合理布置的阻尼器能有效抑制结构质心位移和质心层间位移,且对扭转振动的控制效果更佳;阻尼器对结构质心平移加速度的影响不大,但显著改变了扭转加速度。

形状记忆合金-摩擦复合阻尼器力学性能研究

提出一种新型形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)-摩擦复合阻尼器。该阻尼器由超弹性SMA单元和高耗能摩擦单元串联而成,通过控制摩擦单元的摩擦力大于SMA单元的最大输出力,可实现自动调节耗能单元工作状态的功能,即:较小荷载作用下,仅SMA单元工作,消耗能量少,具有自复位功能;较大荷载作用下,SMA单元和摩擦单元依次工作,消耗大量能量,具有一定的变形回复能力。对阻尼器进行拉压循环力学试验,研究了位移幅值、加载频率和扭矩对其输出力-位移曲线以及摩擦力、割线刚度、单位循环耗能量、等效阻尼比、残余位移等力学参数的影响。将基于Graesser本构模型基础上的SMA单元力学模型和摩擦单元的理想刚塑性模型串联,建立了阻尼器的力学模型;数值模拟结果与试验结果吻合较好,证明了该力学模型的正确性。

新型形状记忆合金—摩擦复合阻尼器及其减震性能分析

在“多种耗能机制共同耗能”理论的基础上,使用形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)材料对摩擦阻尼器进行改良设计,研发出一种新型SMA—摩擦复合阻尼器(SMA-Friction Compound Damper,SFCD)。阐述了SFCD的构造及工作原理,制作了试验试件,通过单轴拉压循环试验研究了其在循环荷载作用下不同位移幅值、加载速率下阻尼器的力学性能,对未安装和安装有SFCD的八层钢框架结构进行了时程分析。研究发现:1)SFCD在单轴拉压循环荷载作用下有很强的位移相关性,单位循环耗能可由位移幅值为3 mm时的41159.0 N·mm增大至12 mm时的217241.2 N·mm;2)SFCD能够将SMA的高耗能特性与传统摩擦耗能形式相结合,在不同加载速率下,阻尼器的耗能变化幅度仅为4.0%,受加载速率干扰较小,具有稳定的滞回性能和良好的耗能性能;3)SFCD对结构整体位移及残余位移起到的控制要好于速度及加速度,在所选地震波下对钢框架结构首层、顶层的位移控制均达到55%以上,减震率最大值达到70.26%。总体而言,大震作用下,SFCD的应用可实现显著的减震效果。